Legacy of FIBO
ออกแบบเบ้าขาเทียม
การออกแบบเบ้าขาเทียมคือหนึ่งในโครงการต่อยอดงานวิจัยทางด้านหุ่นยนต์ของสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (ฟีโบ้) เพื่อสร้างเทคโนโลยีช่วยอำนวยความสะดวก สร้างระบบช่วยเหลือ และระบบกายภาพบำบัดสำหรับผู้พิการหรือผู้สูงอายุ ดร. อาบทิพย์ ธีรวงศ์กิจ อาจารย์ของสถาบันฟีโบ้รับผิดชอบเป็นหัวหน้าโครงการวิจัยเรื่องนี้ โดยมุ่งศึกษาและพัฒนาการนำเทคโนโลยีการใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD/CAE/CAM) มาประยุกต์ใช้ในการ ออกแบบ วิเคราะห์ และผลิตเบ้าขาเทียมให้มีคุณสมบัติเหมาะสมกับลักษณะทางกายภาพของผู้ป่วยแต่ละคน ดร.อาบทิพย์เป็นผู้เชี่ยวชาญทางด้านไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element) ที่สามารถวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างแรง/โมเมนต์ กับคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ดังนั้น คุณภาพเบ้าขาเทียมที่ผลิตจากองค์ความรู้จากงานวิจัยนี้จะมีความสะดวกในการสวมใส่รวมถึงความสบายในการสวมใส่เพื่อสร้างความพึงพอใจแก่ผู้ใช้งาน อย่างไรก็ตามการขยายผลลัพท์ในวงกว้างผู้เกี่ยวข้องคือเป้าหมายสำคัญของฟีโบ้ นั่นคือเราจะใช้ฐานความรู้นี้พัฒนาระบบที่สามารถช่วยนักกายภาพและเจ้าหน้าที่ที่เกี่ยวข้องในขั้นตอนการออกแบบ วิเคราะห์ และผลิตเบ้าขาเทียมได้สะดวก รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพมากขึ้น
งานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยที่ผสมผสานเทคโนโลยีการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ วิเคราะห์ และผลิต (CAD/CAE/CAM) เพื่อผลิตเบ้าขาเทียมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับลักษณะทางกายภาพของผู้ป่วยแต่ละคน ซึ่งเทคโนโลยีนี้สามารถช่วยลดเวลาในขั้นตอนการผลิตเบ้าขาเทียมได้โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์โมเดลเบ้าขาเทียมที่ออกแบบบนคอมพิวเตอร์ก่อน ทำให้ผู้ออกแบบสามารถปรับเปลี่ยนโมเดลจนกว่าจะได้ผลการวิเคราะห์ที่พอใจก่อนการผลิตชิ้นงานจริง ทดแทนวงเวียนการวิเคราะห์ผลและการปรับโมเดลด้วยการผลิต Prototype และทดลองในผู้ป่วย โดยงานวิจัยแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก ดังนี้
1. การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบเบ้าขาเทียม (CAD)
a. พัฒนาองค์ความรู้ด้าน Medical Image Processing เพื่อสร้างโมเดลตอขาสามมิติจากภาพถ่าย X-Ray, MRI, CT Scan หรืออื่นๆ เนื่องจากโมเดลตอขานี้จะถูกใช้ในการวิเคราะห์ทางไฟไนต์เอลิเมนต์ จึงจำเป็นต้องสร้างโมเดลกระดูกและโครงสร้างภายในของตอขาด้วย ภาพถ่ายทางการแพทย์ ทั้งภาพ X-Ray, MRI และ CT Scan สามารถให้รายละเอียดโครงสร้างภายในที่สามารถนำมาใช้ในการสร้างโมเดลสามมิติได้
b. พัฒนาระบบเพื่อช่วยในการออกแบบเบ้าขาเทียม โดยถ่ายทอดองค์ความรู้ด้านการออกแบบเฉพาะทางจากนักกายภาพ (Prosthetist) ในการปรับแต่งลักษณะพื้นผิวของเบ้าขาเทียม เพื่อออกแบบให้น้ำหนักของผู้ป่วยกดลงในจุดที่สามารถรับแรงได้มากกว่าจุดอื่นๆ (Rectification)
2. การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยวิเคราะห์แบบเบ้าขาเทียม (CAE)
a. การใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์แบบเบ้าขาเทียม โดยศึกษาลักษณะของตัวแปรต่างๆ เช่น แรงดันสัมผัส การกระจายแรง ความเครียด และอุณหภูมิ ที่มีผลต่อสุขภาพและความสบายในการสวมใส่ของผู้ป่วยในอิริยาบถต่างๆ
3. การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิตเบ้าขาเทียม (CAM)
a. ผลิตเบ้าขาเทียมด้วยเทคโนโลยี Rapid Prototyping
b. การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมในการผลิต
รูปข้างต้น แสดงขั้นตอนการผลิตเบ้าขาเทียมด้วยเทคโนโลยี CAD/CAE/CAM
หน่วยงานที่นำผลการวิจัยไปใช้ประโยชน์
โรงพยาบาล อนามัย
สถานศึกษาและหน่วยงานวิจัย
แผนการถ่ายทอดเทคโนโลยีหรือผลการวิจัยสู่กลุ่มเป้าหมาย
เข้าร่วมประชุมสัมมนาทางวิชาการในสาขาที่เกี่ยวข้อง
เขียนเอกสารเผยแพร่งานวิจัยในวารสารวิชาการระดับประเทศ
จัดแสดงผลงานในงานนิทรรศการที่เกี่ยวข้อง
นำผลงานวิจัยไปทดลองให้กับผู้ป่วยและเจ้าหน้าที่ผู้ปฏิงานใช้งานและเก็บบันทึกผลการทดลอง
โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการใหญ่ของฟีโบ้ คือเทคโนโลยีหุ่นยนต์เพื่อคนสูงวัย ทั้งนี้เป็นการสร้างประโยชน์โดยตรงในการยกระดับคุณภาพชีวิตของประชาชนไทยซึ่งด้อยโอกาส ให้เป็นผู้ได้รับโอกาส และสามารถใช้ชีวิตประจำวันได้อย่างมีศักยภาพสูงสุด นอกจากนี้ยังส่งผลลัพท์ไปถึงการเพิ่มความเข้มแข็งด้านความสามารถทางเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของประเทศไทยในเวทีโลกอีกด้วย ภาครัฐและเอกชนใดที่ต้องการร่วมงานและใช้ประโยชน์จากโครงการนี้ ตลอดจนบุคคล/นิติบุคคล ที่ต้องการสนับสนุนทุนวิจัย โปรดกรุณาติดต่อสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม โทร 024709339 ครับ
ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th
ข้อมูลจำเพาะของผู้เขียน
ดร. ชิต เหล่าวัฒนา จบปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (เกียรตินิยม) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ไดัรับทุนมอนบูโช รัฐบาลญี่ปุ่นไปศึกษาและทำวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น เข้าศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน สหรัฐอเมริกา ด้วยทุนฟุลไบรท์ และจากบริษัท AT&T ได้รับประกาศนียบัตรด้านการจัดการเทคโนโลยีจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาชูเซสต์ (เอ็มไอที) สหรัฐอเมริกา
ภายหลังจบการศึกษา ดร.ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไปรู้จักในนาม ฟีโบ้ (FIBO) เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการลงทุนทางเทคโนโลยี การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูงและการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ดร.ชิต ยังผู้รับผิดชอบโครงการ Hard Disk Cluster ของสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติในการประสานงานนักวิชาการจากมหาวิทยาลัยต่างๆกับ มืออาชีพจากบริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมฮาร์ดดิสค์เพื่องานวิจัยและพัฒนา การอบรมบุคลากรตลอดจนการพัฒนาห่วงโซ่อุปทานจนเกิดบริษัทคนไทยที่มีความแข็งแกร่งทางเทคโนโลยีสามารถทำธุรกิจร่วมกับบริษัทข้ามชาติได้
Dr. Laowattanas research interest is primarily in fundamental areas of robotic dexterity, design for manufacturing / assembly of high precision systems. He was awarded an honor with his B.Eng. from King Mongkuts University of Technology Thonburi (KMUTT). Under the Monbusho Program, he received a certificate in Precision Mechanics and Robotics at Kyoto University. He subsequently obtained his PhD. in 1994 from Carnegie Mellon University, USA under financial support from the Fulbright Fellowship Program and the AT&T Advanced Research Program. In 1996, he also received a certificate in Management of Technology from Massachusetts Institute of Technology USA. He holds two US patents for robotic devices. He is the founding director of the Institute of Field Robotics Development (FIBO) and the first President of Thai Robotics Society. He served as an executive board member of TOT, the largest telecom public company. Presently, he is director of Hard disk Cluster Program at National Science and Technology Development Agency (NSTDA). His responsibility is to strengthen hard disk industry in Thailand by formulating critical collaborative networks among professionals from national universities/laboratories and multi-national companies in the areas of R&D, HRD and Supply Chain Development
